论文总字数：19618字

摘 要

随着经济的发展，人类对于能源的需求也越来越大，工业生产能力和经济能力的提升很大程度上受到能源的制约，能源问题已然成为21世纪的热点问题。喷雾冷却技术作为一种高效的传热技术，因为其具有优异的传热性能和降尘效果，在很多的领域都被广泛的使用。在能源消耗日益增大的今天，人类不仅将目光放在工业生产和经济发展上，对于全球气候变暖等环境问题的关注度也越来越高，利用喷雾技术可以将高温烟气的温度降到合适的范围，并将其内部的硫等环境有害元素脱离出来。

本文使用计算流体力学软件Fluent对喷淋塔内部的传热传质区域进行模拟，通过改变喷射流体的质量流量、流体温度、喷嘴内径和喷嘴位置，研究其对雾化冷却降温效果的影响。得出模拟数据后，进行后处理并将其绘制成曲线图，以便分析各因素的影响。

数值模拟的结果表明：喷嘴喷射流体的质量流量越大时，冷却的效果越好，颗粒直径越小；喷嘴内径越小，传热效果越好，颗粒直径越小；气体和喷射流体温差越大，传热效果愈佳，颗粒尺寸变化不大；喷嘴高度越高，射流覆盖区域越大，冷却效果越好。在设计喷淋塔时，可以选用合适的喷嘴内径和喷射流体的质量流量，加大气液两相的温度差，采用逆流式的流动方式，在同样的状态下，可以增加喷嘴设置层数，以加强换热的效果。

关键词：雾化 冷却 数值模拟 喷淋塔 脱硫

Numerical Simulation of the Characteristics of Water in plain-orifice atomizer

Abstract

With the development of economy, human demand for energy is also growing, industrial production capacity and economic capacity to enhance the degree of energy constraints to a large extent, the energy problem has become a hot issue in the 21st century. Spray cooling technology as an efficient heat transfer technology, because it has excellent heat transfer performance and dust effect, in many areas are widely used. In today's growing energy consumption, mankind will not only focus on industrial production and economic development, the global warming and other environmental issues are more and more attention, the use of spray technology can be high temperature flue gas temperature drop To the appropriate range, and its internal sulfur and other environmentally harmful elements out.

In this paper, the heat transfer and mass transfer area inside the spray tower is simulated by Fluent. The influence of the mass flow rate, the fluid temperature, the nozzle diameter and the nozzle position on the spray cooling is studied. After the simulation data is obtained, the post-processing is performed and plotted as a graph to analyze the influence of each factor.

The results show that the smaller the mass flow rate is, the smaller the diameter of the nozzle is, the smaller the heat transfer effect, the smaller the particle diameter, and the larger the temperature difference between the gas and the jet fluid. , The better the heat transfer effect, the particle size changes little; the higher the height of the nozzle, the greater the area of ​​the jet, the better the cooling effect. In the design of the spray tower, you can use the appropriate nozzle diameter and jet fluid mass flow, increase the gas-liquid two-phase temperature difference, the use of counter-current flow, in the same state, you can increase the nozzle set Enhance the effect of heat transfer.

Key Words: Atomization；cooling numerical simulation；spray tower；desulfurization

目 录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1喷雾雾化技术发展及应用

1.1.2喷嘴雾化的工作原理

1.1.3雾化喷射过程

1.1.4喷嘴的种类

1.2雾化喷嘴国内外研究现状

1.2.1雾化喷嘴应用与实验

1.2.2喷雾降温数学模型研究

1.2.3喷雾降温数值模拟

1.3本文研究内容和意义

第二章 喷淋塔模型的建立

2.1数学模型

2.2网格划分

2.3网格检查

2.4物理模型

2.4.1质量守恒方程

2.4.2动量守恒方程

2.4.3能量守恒方程

2.5喷射模型

第三章 模型验证

3.1网格数量

3.2网格有效性

第四章 喷淋塔设计

4.1塔器设备概况

4.2塔器气液传质过程

4.3喷淋塔几何参数的设计

4.3.1液气比

4.3.2喷淋塔内径

4.3.3喷淋塔高度

4.3.4喷嘴及其他部件的布置

第五章 数据分析与结论

5.1喷嘴喷射流体流量的影响

5.2喷嘴内径的影响

5.3喷射流体温度的影响

5.4喷嘴位置的影响

5.5结论与优化设计

5.5.1模拟结论

5.5.2优化设计和未来展望

符号表

致谢

参考文献

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1喷雾雾化技术发展及应用

在人类生活和生产的发展的同时，各国对于能源的需求极具变多，能源领域的研究进度很大程度制约了工业和经济的发展。人类发展中对于液体做为工质的喷雾原理探究历史并不久远，20世纪30年代才开始针对液体工质雾化机理进行研究，对于液体工质的喷雾原理的研究也往往落后于喷雾技术的应用，喷雾技术及其原理的研究是为了提高喷雾性能而发展起来的，至今对于有些雾化方式的雾化机理的研究还不够透彻。

。在现实应用中，很多高层建筑和大型建筑群，在建造之前的设计规划阶段，就对能源进行了很多的研究和规划。电力消耗越来越大，也增加了电厂生产的压力，目前，热力发电还是应用最为广泛的发电方式，热力发电在全球电力生产所占比例达到76%，具有重要的低位。而中国的发电量占到全球24.1%，虽然近年来，国内对于新能源的重视程度在提升，火力发电仍占到74.37%。在电厂中的很多设备都需要用到喷雾技术，雾化降尘也是一中被广泛应用的除尘技术，不仅在电厂中有所采用，在许多的特殊行业，对粉尘也是十分敏感，比如电子厂等，对于粉尘都有很高的要求。

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